澳大利亚和中国工程师发明了一种类似海绵的装置，能够从稀薄空气中捕获水分，并利用太阳能将其释放到杯子中——即使在低湿度环境下（传统技术如雾水收集和辐射冷却在此类环境中效果不佳）。这款空气取水装置在广泛湿度范围（30%-90%）和温度区间（5-55摄氏度）内保持高效工作。

墨尔本皇家理工大学高级研究员郝德克（音）博士表示，该发明利用精制轻木的天然海绵结构，通过改性使其能够吸收大气水分并按需释放。研究团队开发的木质复合材料与带有穹顶盖、防污染托盘、冷却机制和太阳能驱动激活系统的杯体完美契合。

郝德克（音）博士指出：“全球数十亿人缺乏饮用水，每年数百万人死于水源性疾病。”作为本研究通讯作者，他与以浙江农林大学侯俊峰（音）博士为首的五个中国研究机构合作完成此项工作。

“我们团队发明的装置包含木质海绵支架、氯化锂、氧化铁纳米颗粒、碳纳米管层及其他专业组件，”郝德克（音）解释道。研究团队采用人工智能精确预测和优化装置在不同环境条件下的水分收集与释放性能。

关键突破点：

该处于实验室原型的海绵材料在杯盖打开时吸收大气水分，杯盖闭合时通过阳光照射将水分释放至杯中。实验室条件下，在90%相对湿度环境中，装置每克材料吸收约2毫升水，阳光照射10小时内释放近全部水分——其性能超越大多数已知方法且成本更低。使用9块各重0.8克的海绵立方体，可吸收并释放15毫升水至杯中。

侯俊峰（音）表示：“户外测试中，我们的装置每克材料夜间捕获2.5毫升水，日间释放大部分水分，实现每日94%的集水效率。在30%湿度条件下，装置吸水率约为每克0.6毫升。这些结果凸显其在离网型太阳能驱动集水系统中的潜在应用价值。”

自然启发的设计优势：

郝德克（音）强调，使用天然木材作为基质不仅降低成本，还通过其多孔结构提供结构完整性并增强水分传输。“这些特性使该材料可大规模生产，并应用于偏远或干旱地区集水等实际场景。该装置在-20摄氏度储存20天后仍保持柔韧性和吸水功能，展现出卓越的抗冻性。其吸湿-释放性能在连续10次循环中保持稳定，效率衰减低于12%。”

郝德克（音）指出，若团队能实现模块化创新的规模化和优化，该装置将适用于自然灾害导致供水中断等紧急情况。“当前演示单元尺寸为15立方毫米。扩大单元尺寸或使用单元组成阵列都非常容易。其仅凭阳光从大气中获取饮用水的特性，使其在传统水源受损的灾区具有不可估量的价值。系统的可携带性和对可再生能源的依赖进一步增强了其在类似场景中的适用性。”

郝德克（音）说明该材料设计兼顾可扩展性和经济性：“主要成分轻木具有广泛可得性、生物可降解性和低廉价格，制造工艺并不复杂，有利于大规模生产。经过多周期测试和多种环境条件验证的稳定性能，表明其具有长效性和成本效益。”目前团队正与潜在行业合作伙伴商讨试点规模生产和现场部署，计划将其集成到模块化空气取水系统中。

“太阳能电池板与热能存储结合可实现全天候运行，特别是在阳光间歇性照射区域。”郝德克（音）补充道。开发基于物联网传感器的自动控制系统（用于监测相对湿度、温度和光照强度）可进一步优化集水周期。他表示：“基于研究中的人工智能设计，可开发更先进的设计平台筛选新型材料组合，并预测长期吸水-释水性能。”